Menu

Anna Gołębiewska

CZĘŚĆ I: Książeczki z serii „Miniatury Matematyczne” trafiają najczęściej do uczniów, którzy startują w konkursach matematycznych i lubią rozwiązywać ciekawe zadania. Jedną z interesujących cech takich zadań jest to, że pozwalają one na zastosowanie do rozwiązania różnych metod, niekiedy bardzo nietypowych. Czasem taka metoda pozwala ułatwić rozumowanie, a czasem wręcz jest jedynym możliwym sposobem dla ucznia, który nie poznał jeszcze trudniejszych zagadnień. W poprzednich latach przygotowałyśmy miniatury „Trzeba sobie pomagać” i „Każdy może pomóc”, które skierowane były do starszych uczniów. Opisywały one, jak można w sposób nietypowy rozwiązywać różne zadania, korzystając z metod z zupełnie innego działu matematyki. Teraz chcemy pokazać, że można to zrobić również w zadaniach ze szkoły podstawowej. Nasza miniatura poświęcona jest wykorzystaniu osi liczbowej do rozwiązywania zadań tekstowych. Będą wśród nich takie, które w starszych klasach rozwiązuje się za pomocą równań, a czasem nawet układów równań. Zajmiemy się także tak zwanymi zadaniami o przelewaniu. Inspiracją do napisania tej miniatury są zadania z konkursu Liga Zadaniowa, prowadzonego dla uczniów klas szóstych i siódmych w województwie kujawsko-pomorskim. Część zadań w miniaturze pochodzi wprost ze spotkań konkursowych lub też z zestawów zadań przygotowawczych. CZĘŚĆ II: W prezentowanej miniaturze proponujemy Czytelnikom szereg ciekawych zadań, które często nazywane są łamigłówkami. Ze względu na wiek uczniów, do których kierujemy naszą miniaturę i stopień zaawansowania matematycznego, większość proponowanych zadań można rozwiązać, wykorzystując jedynie uzdolnienia i pomysły oraz zdrowy rozsądek i nie wymagają one zbyt zaawansowanej wiedzy matematycznej. Jednocześnie chcielibyśmy zaprosić wszystkich naszych Czytelników do wspólnego poszerzania naszej matematycznej wiedzy, rozwijania zdolności i umiejętności poprzez rozwiązywanie i rozważanie rozwiązań łamigłówek zaproponowanych przez nas. W pierwszym rozdziale przytaczamy wiele łamigłówek różnego rodzaju i z różnych gałęzi matematyki. Łamigłówki te pogrupowaliśmy zgodnie z tematyką dotyczącą poszczególnych działów matematyki. Nieco trudniejsze problemy pojawiają się przy odkrywaniu prawidłowości, które opisujemy w rozdziale drugim. W opisanych zagadnieniach chcemy odkryć prawidłowość, według której przebiega opisane zjawisko. Naszym zdaniem jest niezwykle ważne, by móc odkryć i opisać prawdziwą istotę danego problemu. Związane z tymi zagadnieniami jest poszukiwanie prawdy, a także dowodzenie, że proponowane przez nas twierdzenia są rzeczywiście prawdziwe i słuszne. Pytania o co istotnie chodzi w problemie, który nas dotyka i dlaczego takie ma być rozwiązanie powinny towarzyszyć w codziennym życiu każdego z nas. Wyrabianie takich aktywności powinno być zadaniem szkoły. W niektórych zadaniach proponowanych przez nas nie będziemy w danym momencie dowodzić prawdziwości stawianej hipotezy, zadowolimy się tylko intuicyjnym uzasadnieniem. Z pełnymi dowodami prawdziwości rozwiązań niektórych zadań zapoznacie się w kolejnych latach nauki szkolnej. Rozdział trzeci przypomina nam niektóre przykłady zadań z konkursu „Kangur Matematyczny”, które wiążą się z tematyką opisywanej miniatury. W rozdziale czwartym zamieszczamy odpowiedzi, rozwiązania lub ich szkice dla zadań zamieszczonych w prezentowanej miniaturze. Mamy nadzieję, że proponowana miniatura będzie dobrym bodźcem w rozwijaniu zainteresowań matematycznych i jednocześnie uwrażliwi nas na poszukiwanie prawdy i dobra
Do CzytelnikówW skład tegorocznego tomiku miniatur dla szkół średnich weszły cztery artykuły. Pierwszy z nich poświęcony jest paraboli. Ze wszystkich kształtów obłych badanych przez matematyków greckich w starożytności w geometrii szkolnej zachował się jedynie okrąg.I to wcale nie dlatego, że inne kształty okazały się nieistotne lub nieużyteczne. Wystarczy przypomnieć, że Ziemia obiega Słońce po elipsie, że gdyby zaniedbać opór powietrza, to wystrzelony pocisk lub kanapka strącona ze stołu poruszałyby się po paraboli i że z powodów czysto geometrycznych najbardziej pożądanym kształtem powierzchni odbijającej (czy to w reflektorze samochodowym, czy to w antenie satelitarnej) jest powierzchnia o przekroju parabolicznym. Uczeń współczesnej szkoły poznaje parabolę jako wykres funkcji kwadratowej i kojarzy ją raczej z algebrą niż z geometrią.Nie jest świadom, że w starożytności zdefiniowano ją w sposób czysto geometryczny i udowodniono wiele jej własności. Czy przyczyną tego stanu rzeczy była trudność w wykreśleniu paraboli w zeszycie? Dzisiaj, gdy uczeń coraz chętniej zamienia papier i cyrkiel na ekran laptopa i program graficzny, ta przeszkoda znika. Autor, doświadczony nauczyciel geometrii pokoleń uczniów i studentów, proponuje Wam wspólne, wspomagane komputerowo odkrywanie geometrii paraboli.Druga miniatura nosi nieco mylący tytuł Trzeba sobie pomagać. Nie chodzi tu jednak o stosunki międzyludzkie i kooperacją, a o pomaganie sobie przy rozwiązywaniu zadań dotyczących jednego działu matematyki metodami wziętymi z zupełnie innego, czasami pozornie bardzo odległego działu.Autorki na przykładzie zadań pochodzących z różnych olimpiad i konkursów pokazują, jak można rozwiązać problem sformułowany czysto geometrycznie za pomocą metod algebraicznych i odwrotnie, jak użyć geometrii do rozwiązania problemów algebraicznych. Taki przepływ metod i idei nie jest rzeczą wyjątkową i zwykle prowadzi do ciekawych wniosków, a czasami do powstania nowych dziedzin matematyki — oprócz znanej ze szkoły geometrii analitycznej mamy na przykład geometrię algebraiczną i analityczną teorię liczb.W następnej miniaturze nie znajdziecie ani zadań szkolnych, ani konkursowych, ani nawet twierdzeń, które mogą okazać się przydatne do ich rozwiązana. Została ona pomyślana jako opowieść o tym, co obecnie dzieje się w matematyce — oczywiście nie w całej matematyce, a jedynie na pewnym, wybranym odcinku. Tym odcinkiem jest tak zwana teoria złożoności zajmująca się w pewnym uproszczeniu pytaniem, co można obliczyć za pomocą komputerów. A że jest to raczej opowieść niż wykład, nie zrażajcie się, jeśli pewne szczegóły wydadzą się Wam niejasne i spróbujcie mimo to doczytać ją do końca.Ostatnia miniatura traktuje o pewnych trójkątach liczbowych. Najsłynniejszy z nich zwany jest trójkątem Pascala, gdyż siedemnastowieczny francuski matematyk i filozof francuski Błażej Pascal poświęcił mu kilka prac. Liczby pojawiające się w tym trójkącie mają zarówno interpretację algebraiczną jak i kombinatoryczną i autorzy używają obu interpretacji do dowodu pewnych własności tych liczb. Mniej znany jest trójkąt nazwany nazwiskiem innego siedemnastowiecznego matematyka i filozofa, tym razem niemieckiego, Gottfrieda Wilhelma Leibniza. Jakkolwiek liczby występujące w obu trójkątach są ze sobą ściśle powiązane, to trójkąt Leibniza odegrał istotną rolę w rozwoju innej dziedziny matematyki, tak zwanej analizy matematycznej.Z arytmetycznego punktu widzenia suma nieskończenie wielu składników nie ma sensu. Jednak dość wcześnie matematycy zauważyli, że wygodnie jest przypisać pewnym ciągom nieskończonym liczbę pełniącą rolę sumy. Najbardziej znany z takich ciągów to ciąg geometryczny o ilorazie mniejszym od jeden. Jednak próba przypisania sumy pewnym innym ciągom prowadziła do sprzecznych wyników. Rozpatrywanie nieskończonych ciągów związanych z trójkątem Leibniza było kamieniem milowym na drodze do zrozumienia, jakim ciągom taką sumę można przypisać i jak to precyzyjnie zrobić. Przykłady takich ciągów znajdziecie w tekście.